Устройство для максимальной токовой защиты электроустановки на герконах

Авторы патента:

Клецель Марк Яковлевич (KZ)

Машрапов Бауыржан Ерболович (KZ)

Шолохова Ирина Игоревна (RU)

Барукин Александр Сергеевич (KZ)

H02H3/08 - реагирующие на токовые перегрузки (реагирующие на чрезмерное повышение температуры, вызванное токовой перегрузкой H02H 5/04)

Владельцы патента RU 2624907:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение чувствительности устройства. Устройство для максимальной токовой защиты электроустановки на герконах содержит корпус с крышкой, выполненный в форме параллелепипеда. В одной части корпуса, на его дне, выполнен выступ прямоугольной формы, поперек которого выполнено отверстие, в которое вставлен регулировочный болт, проходящий через паз первого прямоугольного бруса, расположенного рядом с выступом. Регулировочный болт зафиксирован гайкой. На верхнюю сторону первого бруса нанесена шкала. На верхней стороне выступа параллельно продольной оси его отверстия выполнена засечка для визуального определения изменения положения первого бруса. На первом брусе с помощью шурупа закреплен второй прямоугольный брус. С боковой стороны второго бруса на одинаковом расстоянии друг от друга выполнены четыре сквозных отверстия, внутри которых параллельно друг другу закреплены четыре геркона. В центральной части корпуса, на его дне, закреплен пенал в форме параллелепипеда. Внутри пенала закреплены резистор, конденсатор, промежуточное реле, первая и вторая клеммные колодки. Вторая клеммная колодка закреплена внутри соосных отверстий, выполненных в рядом расположенных боковых стенках корпуса и пенала. В торцевой стенке пенала выполнено отверстие для ввода и вывода проводов, рядом с которым закреплен кабельный канал. В другой части корпуса, с внутренней и внешней стороны его дна, попарно друг с другом при помощи болтов и гаек закреплены четыре уголка для крепления корпуса в магнитном поле токоведущей шины электроустановки. Герконы при помощи проводов, проходящих через кабельный канал, параллельно подключены к первой клеммной колодке. Резистор подключен к одной из отрицательных клемм первой клеммной колодки, к первому входу промежуточного реле и к первой обкладке конденсатора. Второй вход промежуточного реле подключен к положительным клеммам первой и второй клеммных колодок. К первой отрицательной клемме второй клеммной колодки подключены вторая обкладка конденсатора и первый выход промежуточного реле. Ко второй отрицательной клемме второй клеммной колодки подключены второй выход промежуточного реле и цепь отключения выключателя электроустановки. К положительной клемме и к первой отрицательной клемме второй клеммной колодки подключен источник постоянного оперативного тока. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано в качестве максимальной токовой защиты открытых и закрытых комплектных токопроводов.

Известно устройство максимальной токовой защиты [SU 1086494 A, H02H 3/08, опубл. 15.04.1984], содержащее герконы, число которых равно числу фаз, отградуированную подвижную зубчатую рейку, поворотную часть с визиром и стопорным винтом. Герконы установлены на пластине, расположенной в магнитном поле шинопровода. Пластина выполнена с продольными прорезями по числу герконов с возможностью горизонтального перемещения по ним герконов. Один конец рейки неподвижно закреплен на пластине, а другой - установлен с возможностью перемещения и фиксации относительно шинопровода в пазах поворотной части, сцепленной, например, с фланцем опорного изолятора шинопровода.

Недостатками данного устройства являются малая чувствительность, связанная с ограниченной точностью регулирования уставок срабатывания защиты из-за невозможности перемещать герконы в плоскости, параллельной токопроводу, и значительный расход материалов при использовании устройства в многофазных сетях переменного тока из-за необходимости изготавливать подвижные зубчатые рейки и поворотные части с визиром и стопорным винтом в количестве, равном числу фаз.

Известно устройство для максимальной токовой защиты [SU 1008839 A, H02H 3/08, опубл. 07.02.1985], выбранное в качестве прототипа, содержащее измерительный блок с герконами, установленными параллельно и на одинаковом расстоянии один от другого, подключенный к входу времязадающего блока, к выходу которого подключен исполнительный блок, блок крепления и регулирования, в состав которого входит кронштейн с регулировочным болтом, направляющие и рейка, подвижная рама с дуговой рейкой, пружинный шарнир и пластина. Измерительный блок с герконами прикреплен к пластине, пластина - к пружинному шарниру, шарнир - к подвижной раме, рама - к регулировочному болту.

Недостатком данного устройства является малая чувствительность, связанная с ограниченной точностью регулирования уставок срабатывания защиты из-за осуществления регулирования путем поворота всех герконов одновременно.

Задачей изобретения является повышение чувствительности за счет более точного регулирования уставок срабатывания защиты.

Поставленная задача решена за счет того, что устройство для максимальной токовой защиты электроустановки на герконах также, как и в прототипе, содержит герконы, расположенные параллельно на одинаковом расстоянии один от другого, регулировочный болт.

Согласно изобретению в одной части корпуса с крышкой, выполненного в форме параллелепипеда, на его дне, выполнен выступ прямоугольной формы с отверстием, в которое вставлен регулировочный болт, проходящий через паз первого прямоугольного бруса, расположенного рядом с выступом. Регулировочный болт зафиксирован гайкой. На верхнюю сторону первого бруса нанесена шкала. На верхней стороне выступа параллельно продольной оси его отверстия выполнена засечка для визуального определения изменения положения первого бруса, на котором с помощью шурупа закреплен второй прямоугольный брус, с боковой стороны которого на одинаковом расстоянии друг от друга выполнены четыре сквозных отверстия, внутри которых параллельно друг другу закреплены четыре геркона. При этом в центральной части корпуса, на его дне, закреплен пенал в форме параллелепипеда, внутри которого закреплены резистор, конденсатор, промежуточное реле, первая и вторая клеммные колодки. В другой части корпуса, с внутренней и внешней стороны его дна, попарно друг с другом при помощи болтов и гаек закреплены четыре уголка для крепления корпуса в магнитном поле токоведущей шины электроустановки. Герконы параллельно подключены к первой клеммной колодке. Резистор подключен к одной из отрицательных клемм первой клеммной колодки, к первому входу промежуточного реле и к первой обкладке конденсатора. Второй вход промежуточного реле подключен к положительным клеммам первой и второй клеммных колодок. Вторая обкладка конденсатора и первый выход промежуточного реле подключены к первой отрицательной клемме второй клеммной колодки, ко второй отрицательной клемме которой подключены второй выход промежуточного реле и цепь отключения выключателя электроустановки. К положительной клемме и к первой отрицательной клемме второй клеммной колодки подключен источник постоянного оперативного тока.

Предлагаемое техническое решение позволяет, по сравнению с прототипом, повысить чувствительность устройства для максимальной токовой защиты электроустановки на герконах за счет расширения диапазона уставок срабатывания защиты при изменении положения первого бруса. При этом точность регулирования уставок срабатывания защиты обеспечивается за счет контроля положения шкалы первого бруса относительно засечки на выступе корпуса.

На фиг. 1-2 представлено устройство для максимальной токовой защиты электроустановки на герконах: фиг. 1 - вид сверху без крышки, фиг. 2 - общий вид (в изометрии) без крышки.

Устройство для максимальной токовой защиты электроустановки на герконах (фиг. 1, фиг. 2) содержит корпус 1 с крышкой, выполненный в форме параллелепипеда. В одной части корпуса 1, на его дне, выполнен выступ 2 прямоугольной формы, поперек которого выполнено отверстие, в которое вставлен регулировочный болт 3, проходящий через паз первого прямоугольного бруса 4, расположенного рядом с выступом 2. Регулировочный болт 3 зафиксирован гайкой 5. На верхнюю сторону первого бруса 4 нанесена шкала. На верхней стороне выступа 2 параллельно продольной оси его отверстия выполнена засечка для визуального определения изменения положения первого бруса 4. На первом брусе 4 с помощью шурупа 6 закреплен второй прямоугольный брус 7. С боковой стороны второго бруса 7 на одинаковом расстоянии друг от друга выполнены четыре сквозных отверстия, внутри которых параллельно друг другу закреплены четыре геркона 8 (например, замыкающие герконы типа МКА-07101). В центральной части корпуса 1, на его дне, закреплен пенал 9 в форме параллелепипеда. Внутри пенала 9 закреплены резистор 10, конденсатор 11, промежуточное реле 12, первая 13 и вторая 14 клеммные колодки. Вторая клеммная колодка 14 закреплена внутри соосных отверстий, выполненных в рядом расположенных боковых стенках корпуса 1 и пенала 9. В торцевой стенке пенала 9 выполнено отверстие для ввода и вывода проводов, рядом с которым закреплен кабельный канал 15. В другой части корпуса 1, с внутренней и внешней стороны его дна, попарно друг с другом при помощи болтов 16 и гаек 17 закреплены четыре крепежных уголка 18.

Герконы 8 при помощи проводов, проходящих через кабельный канал 15, параллельно подключены к первой клеммной колодке 13. Резистор 10 подключен к одной из отрицательных клемм 19 первой клеммной колодки 13, к первому входу промежуточного реле 12 и к первой обкладке конденсатора 11. Второй вход промежуточного реле 12 подключен к положительным клеммам 20 и 21 первой 13 и второй 14 клеммных колодок соответственно. К первой отрицательной клемме 22 второй клеммной колодки 14 подключены вторая обкладка конденсатора 11 и первый выход промежуточного реле 12. Ко второй отрицательной клемме 23 второй клеммной колодки 14 подключены второй выход промежуточного реле 12 и цепь отключения выключателя электроустановки. К положительной клемме 21 и к первой отрицательной клемме 22 второй клеммной колодки 14 подключен источник постоянного оперативного тока. Корпус 1 при помощи крепежных уголков 18 закреплен в магнитном поле токоведущей шины электроустановки (например, корпус 1 может быть прикреплен к оболочке закрытого комплектного токопровода). Корпус 1, пенал 9, кабельный канал 15, первый 4 и второй 7 брусы могут быть выполнены из пластика типа PLA при помощи 3D-печати.

Перед пуском устройства для максимальной токовой защиты электроустановки на герконах выбирают один из герконов 8, по срабатыванию которого будут судить о наличии коротких замыканий в конце токопровода или на отходящих от него присоединениях. Для этого определяют минимальный ток I_ср в токоведущей шине, при котором срабатывает геркон 8. Корпус 1 закрепляют в магнитном поле токоведущей шины таким образом, что все герконы 8 имеют максимальную чувствительность, так как расположены под углом α=90°, где α - угол между продольной осью геркона 8 и перпендикулярной к ней линией, соединяющей центр тяжести геркона 8 и ось токоведущей шины. Поэтому значение I_ср определяют по известным расстоянию h от токоведущей шины до геркона 8 и величине магнитодвижущей силы срабатывания F_cp геркона по формуле [Клецель М.Я., Мусин В.В. О построении на герконах защит высоковольтных установок без трансформаторов тока // М.: Электротехника. - 1987. - №4. - С. 11-13]:

где - длина катушки, в которой измеряют F_cp.

Затем проверяют возможность использования выбранного геркона 8 по выполнению неравенства [Клецель М.Я., Мусин В.В. Выбор тока срабатывания максимальной токовой защиты без трансформаторов тока // М.: Промышленная энергетика. - 1990. - №4. - С. 32-36]:

где - минимальный ток короткого замыкания в конце защищаемого участка;

I_сз - ток срабатывания защиты.

Если после выбора тока срабатывания защиты I_сз и расчетов по формуле (1) правая часть неравенства (2) не выполняется, то выбирают другой геркон 8, расположенный ближе к токоведущей шине, например, на расстоянии h от нее, определяют его ток срабатывания I_ср и проверяют выполнение неравенства (2). Когда оно выполняется, то резистор 10 подключают к той отрицательной клемме 19 первой клеммной колодки 13, к которой подключен и контакт выбранного геркона 8. После этого устройство готово к работе.

При коротком замыкании между фазами в конце токопровода или на отходящих от него присоединениях ток, протекающий по токоведущей шине, превосходит I_сз, геркон 8 срабатывает (замыкает контакты), и через резистор 10 начинает заряжаться конденсатор 11. После зарядки конденсатора 11 напряжение на обмотке управления промежуточного реле 12 оказывается достаточным для его срабатывания. Контакт промежуточного реле 12 замыкается и через вторую отрицательную клемму 23 второй клеммной колодки 14 подает сигнал на отключение выключателя электроустановки. В режимах нагрузки ток I_ср больше тока нагрузки геркон 8 не срабатывает, и устройство не приходит в действие.

Для изменения диапазона уставок срабатывания защиты ослабляют крепление гайки 5, фиксирующей регулировочный болт 3, перемещают первый брус 4 в пределах длины его паза вдоль выступа 2 корпуса 1, после чего закручивают гайку 5. Изменение положения первого бруса 4 обеспечивает изменение расстояний h от токоведущей шины электроустановки до герконов 8, а следовательно, и изменение значений токов I_ср в шине, при которых герконы 8 будут срабатывать. Точность регулирования уставок срабатывания защиты обеспечивают за счет контроля положения шкалы первого бруса 4 относительно засечки на выступе 2 корпуса 1.

Устройство для максимальной токовой защиты электроустановки на герконах, содержащее герконы, расположенные параллельно на одинаковом расстоянии один от другого, регулировочный болт, отличающееся тем, что в одной части корпуса с крышкой, выполненного в форме параллелепипеда, на его дне, выполнен выступ прямоугольной формы с отверстием, в которое вставлен регулировочный болт, проходящий через паз первого прямоугольного бруса, расположенного рядом с выступом, регулировочный болт зафиксирован гайкой, на верхнюю сторону первого бруса нанесена шкала, на верхней стороне выступа параллельно продольной оси его отверстия выполнена засечка для визуального определения изменения положения первого бруса, на котором с помощью шурупа закреплен второй прямоугольный брус, с боковой стороны которого на одинаковом расстоянии друг от друга выполнены четыре сквозных отверстия, внутри которых параллельно друг другу закреплены четыре геркона, при этом в центральной части корпуса, на его дне, закреплен пенал в форме параллелепипеда, внутри которого закреплены резистор, конденсатор, промежуточное реле, первая и вторая клеммные колодки, в другой части корпуса, с внутренней и внешней стороны его дна, попарно друг с другом при помощи болтов и гаек закреплены четыре уголка для крепления корпуса в магнитном поле токоведущей шины электроустановки, герконы параллельно подключены к первой клеммной колодке, резистор подключен к одной из отрицательных клемм первой клеммной колодки, к первому входу промежуточного реле и к первой обкладке конденсатора, второй вход промежуточного реле подключен к положительным клеммам первой и второй клеммных колодок, вторая обкладка конденсатора и первый выход промежуточного реле подключены к первой отрицательной клемме второй клеммной колодки, ко второй отрицательной клемме которой подключены второй выход промежуточного реле и цепь отключения выключателя электроустановки, к положительной клемме и к первой отрицательной клемме второй клеммной колодки подключен источник постоянного оперативного тока.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности восстановления системы постоянного тока после обнаружения перегурузки.

Способ измерения для обнаружения повреждения трехфазной сети // 2611059

Использование – в области электротехники. Технический результат – сокращение времени обнаружения повреждений.

Обнаружение неисправностей в системе энергоснабжения с децентрализованным энергоснабжением // 2608555

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение надежности распознавания неисправностей.

Твердотельный коммутатор и контроллер нагрузки // 2596620

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и безотказности устройства.

Адаптивное детектирование света для систем ослабления дуги // 2591847

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности и надежности защиты.

Устройство для максимальной токовой защиты электроустановок // 2584548

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат: обеспечение регулирования уставок срабатывания защит в отсеках ячеек комплектных распределительных устройств напряжением 6-10 кВ.

Силовой переключатель постоянного напряжения // 2584096

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах переключения силовых линий постоянного напряжения. Переключатель 100 постоянного напряжения содержит по меньшей мере один прерыватель 120 и коммутаторное устройство, подключенное параллельно прерывателю, при этом коммутаторное устройство содержит конденсаторную схему, состоящую из параллельно соединенных по меньшей мере двух конденсаторных ветвей.

Блок источника постоянного тока для блока обеспечения энергии // 2577031

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение защиты блока питания от повреждения при уменьшении автоматического выключателя.

Устройство контроля амплитудной асимметрии напряжений // 2561505

Устройство относится к области систем управления силовыми преобразователями. Техническим результатом является повышение точности работы и расширение функциональных возможностей устройства.

Схема ресурсосберегающей релейной защиты кабельных линий 6(10) кв и зонного автоматического повторного включения в распределительной сети // 2560081

Изобретение относится к релейной защите и автоматике распределительных электрических сетей и может быть использовано в городских распределительных кабельных сетях.

Реле тока // 2628090

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для создания электронных реле, реагирующих на амплитуду тока. Реле тока содержит промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, исполнительный элемент, четыре пороговых блока, два элемента И, реверсивный счетчик, одновибратор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блок вычитания, сумматор, двухсторонний ограничитель, нерекурсивный фильтр. Технический результат - изобретение позволяет повысить помехоустойчивость реле тока в условиях кратковременных аномальных искажениях входного сигнала. 2 ил.

Измерительный орган для токовой защиты кабельных линий // 2629757

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности настройки токовых защит кабелей. Измерительный орган для токовой защиты кабельных линий содержит корпус с крышкой, подвижные направляющие звенья. Корпус выполнен в виде параллелепипеда. Крышка с помощью винтов закреплена на корпусе. В торцевой стенке одной стороны корпуса выполнены отверстия, в которые вставлена П-образная скоба и при помощи винта закреплена снаружи так, что полки П-образной скобы выступают внутри корпуса. Ниже полок П-образной скобы на внутренней стороне торцевой стенки корпуса зафиксирован уголок. На больших сторонах корпуса, ближе к его дну, симметрично проделаны сквозные отверстия, в которые вставлены две шпильки с резьбой. Каждая шпилька при помощи хомута и винтов жестко зафиксирована на дне корпуса. На концах шпилек с помощью гаек закреплены подвижные направляющие звенья, которые выполнены с возможностью охвата токоведущего кабеля. Внутри корпуса наклонно расположена планка, нижний конец которой прикреплен к шарниру, зафиксированному на дне корпуса. Верхний конец планки выполнен с возможностью упора или на верхнюю полку П-образной скобы, или на уголок. На верхней и на нижней сторонах планки на равном расстоянии и параллельно друг другу при помощи хомутов и винтов закреплены n магнитоуправляемые элементы, которые проводами параллельно соединены и подключены к клеммной колодке, закрепленной на дне корпуса. 4 ил.

Устройство для токовой защиты электроустановки // 2629958

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы устройства. Устройство для токовой защиты электроустановки содержит геркон, установленный в магнитном поле токоведущей шины электроустановки. Замыкающий контакт геркона через первый резистор подключен к переключающему контакту герконового реле, к первому концу обмотки управления промежуточного реле и к первой обкладке первого конденсатора. Переключающий контакт геркона, первый конец обмотки управления герконового реле и первая обкладка второго конденсатора подключены к положительному полюсу источника постоянного оперативного тока. Размыкающий контакт геркона, второй конец обмотки управления герконового реле и вторая обкладка второго конденсатора через второй резистор подключены к отрицательному полюсу источника постоянного оперативного тока, к которому подключены второй конец обмотки управления промежуточного реле и вторая обкладка первого конденсатора. Замыкающий контакт герконового реле подключен к сигнальной лампе. Размыкающий контакт герконового реле через замыкающий контакт промежуточного реле подключен в цепь отключения выключателя электроустановки. 1 ил.

Измерительный орган для токовых защит электродвигателя // 2637781

Использование – в области электротехники. Технический результат - осуществление дифференциальной защиты и защиты от обрыва фаз электродвигателя малой мощности. Согласно изобретению измерительный орган для токовых защит электродвигателей содержит блок крепления, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда, на дне которого вблизи первой боковой грани закреплены блок регулировки, первая и вторая клеммные колодки. Вблизи другой боковой грани, противоположной первой, закреплены третья и четвертая клеммные колодки. На дне блока крепления в его центре закреплены четыре прямоугольных корпуса, в каждом их которых расположен геркон: соответственно первый, второй, третий и четвертый. При этом первый геркон снабжен четырьмя обмотками управления, а второй третий и четвертый герконы - одной обмоткой управления. Первая и вторая обмотки управления первого геркона концами подключены к первой клеммной колодке. Третья и четвертая обмотки управления первого геркона первыми концами подключены к третьей клеммной колодке, а вторыми концами - к первым концам обмоток управления третьего и четвертого герконов соответственно. Первый конец обмотки управления второго геркона подключен к третьей клеммной колодке. Обмотки управления второго, третьего и четвертого герконов вторыми концами подключены к четвертой клеммной колодке. Первый, второй, третий и четвертый герконы своими контактами подключены к входам блока регулировки. Выходы блока регулировки подключены к второй клеммной колодке. В первой боковой грани и на дне блока крепления вблизи клеммных колодок проделаны отверстия, через которые к первой клеммной колодке подключены концы обмоток фаз А и В электродвигателя со стороны нулевых выводов, ко второй клеммной колодке подключены провода, соединяющие блок регулировки с источником оперативного тока и катушкой отключения выключателя электродвигателя, к третьей клеммной колодке подключены концы обмоток фаз А, В, С электродвигателя со стороны питания, к четвертой клеммной колодке подключен кабель, питающий электродвигатель. По углам блока крепления проделаны отверстия для его крепления к клеммной коробке электродвигателя. 2 ил.

Способ настройки токовой защиты на герконах // 2640036

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности настройки токовой защиты. Способ позволяет точно настроить токовую защиту на герконах за счет определения в расчетной точке A истинной напряженности HАист, которая равна произведению рассчитываемой напряженности HА в расчетной точке A на коэффициент, который в свою очередь определяется из отношения измеренной с помощью второй катушки индуктивности ЭДС E1 в расчетной точке A к рассчитанной ЭДС E2 на выводах второй катушки индуктивности, а также за счет выбора геркона с магнитодвижущей силой срабатывания Fcp, соответствующей истинной напряженности HАист в расчетной точке A, а также проверки правильности установки геркона внутри второй катушки индуктивности. 1 ил.

Способ дифференциальной защиты участка электрической сети // 2648249

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности способа дифференциальной защиты. Согласно способу защиты участка электрической сети, содержащего, по меньшей мере, одну пару систем шин, соединенных между собой в каждой паре через трехфазный шиносоединительный выключатель, в трансформаторах тока преобразуют токи каждой из фаз каждого присоединения, подключенного к соответствующей шине через свой выключатель, а также токи каждой фазы шиносоединительного выключателя со стороны каждой из систем шин, формируют трехфазную последовательность токов путем геометрического суммирования токов, полученных в результате преобразований токов соответствующих фаз всех присоединений, а также протекающих через шиносоединительный выключатель, при отклонении результирующих токов пороговых уровней подают сигнал на отключение поврежденного элемента. При этом в состав участка электрической сети включены кабельные участки присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи, в трансформаторах тока преобразуют токи каждой из фаз по концам кабельных участков присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи, в состав трехфазной последовательности токов включаются токи каждой из фаз по концам кабельных участков присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи, дополнительно для получения результирующих токов, обеспечивающих проверку условий срабатывания дифференциальной защиты участка электрической сети, формируют комбинации сумм и разностей последовательностей токов с применением метода двойной записи, выявляют неисправности трансформаторов тока присоединений шин, кабельных участков присоединений кабельно-воздушных линий электропередачи и шиносоединительного выключателя по соотношению результирующих токов. При выявленных неисправностях соответствующих трансформаторов тока выдают сигнал для вывода трансформаторов тока в ремонт и исключения излишних срабатываний дифференциальной защиты. 4 ил., 1 табл.